高三物理如何确定摩擦力的方向和大小

1、如何确定摩擦力的方向和大小派局考提小确定摩擦力的大小和方向,尤其注重具有很强隐蔽性的静摩擦力,加深对"相对含义的理解,这些是目前高考命题中的重要考点.摩擦力问题几乎年年涉及,可以单独以选择题形式出现,也可以结合其它知识联合命题.摩擦力贯穿于整个力学的始终,把握好摩擦力方向确实定入其大小的计算,是解决力学问题的根底.X解题钥匙【例1】以下关于摩擦力的说法中正确的选项是：A.阻碍物体运动的力称为摩擦力B.滑动摩擦力的方向总是与物体运动方向相反C.静摩擦力的方向可能与物体运动方向垂直D.接触面上的摩擦力总是与接触面平行【解析】摩擦力的作用效果是阻碍物体间的相对运动或相对运动趋势的,而不是阻

2、碍物体的运动,因此A选项错误.另一方面摩擦力的方向与相对运动方向或相对运动趋势方向相反,故B选项错误.当相对运动趋势方向与运动方向垂直时,静摩擦力的方向就与运动方向垂直,故C正确.摩擦力是切向力,故与接触面平行,D正确.综上所述C、D正确.【点评】此题要求考生正确理解摩擦力的概念,并能把握相对运动与物体运动的区别.【例2】如图1.2-1所示物体B放在物体A上,A、B、的上下外表均与斜面平行,当两者以相同的初速度靠惯性沿光滑固定斜面C向上做匀减速运动时A.A受到B的摩擦力沿斜面方向向上B. A受到B的摩擦力沿斜面方向向下C. A、B之间的摩擦力为零D. A、B之间是否存在摩擦力取决于A、B外表的

3、性质【解析】斜面光滑,A、B以相同的速度靠惯性向上运动,以A、B所构成的系统为对象,那么系统加速度a=gsin,.方向向下,令AXB的摩擦力为Ff,那么对B：mBgsin0+=mBaB,将aB=gsin伏入有Ff=0.【例3】某人骑自行车前进时,地面对后轮的摩擦力为Fi,对前轮的摩擦力为F2,那么Fi和F2的方向如何?试分析之.【解析】骑车人脚踩脚踏时,链条带动后轮欲转动,此时后轮相对地面有向后的运动趋势,地面作用于后轮的摩擦力Fi方向向前,在Fi作用下车身要向前运动,于是前轮相对于地面欲向前滑.此时地面作用于前轮一个向后的静摩擦力,使车轮转动起来思考：人推自行车前进时,地面对前、后轮的摩擦力

4、方向又怎样？例4如图1.2-2小车向右做初速为零的匀加速运动,物体恰好沿车后壁匀速下滑.试分析下滑图1.2-2过程中物体所受摩擦力的方向和物体速度方向的关系.解：物体受的滑动摩擦力的始终和小车的后壁平行,方向竖直向上,而物体的运动轨迹为抛物线,相对于地面的速度方向不断改变竖直分速度大小保持不变,水平分速度逐渐增大,所以摩擦力方向和运动方向间的夹角可能取90°和180.间的任意值.【点评】摩擦力方向和物体间相对运动或相对运动趋势的方向相反.摩擦力的方向和物体的运动方向可能成任意角度.通常情况下摩擦力方向可能和物体运动方向相同作为动力,可能和物体运动方向相反作为阻力,可能和物体速度方向垂

5、直作为匀速圆周运动的向心力.在特殊情况下,可能成任意角度.点拨：对摩擦力方向的理解1 .区分两种摩擦力：静止的物体也可能受滑动摩擦力的作用,运动的物体也可能受静摩擦力作用.这里的“静和“动是针对接触面之间的相对运动而言的.“运动和“相对运动以及“相对运动趋势不同.2 .摩擦力的方向可能与运动方向相同一一充当动力；可能与运动方向相反一一充当阻力；也可能与运动方向成一夹角.3 .静摩擦力方向：1假设法,即假设接触面光滑,假设两物体发生相对运动,那么说明它们原来有相对运动趋势,并且原来相对运动趋势的方向跟假设接触面光滑时相对运动的方向相同,然后根据静摩擦力方向与相对运动趋势方向相反,便可确定静摩擦力

6、的方向.2结合物体的运动状态判断,由运动情况确定受力情况.4 .滑动摩擦力的方向：总是与物体“相对运动的方向相反.所谓相对运动方向,即是把与研究对象接触的物体作为参照物,研究对象相对该参照物运动的方向.当研究对象参与几种运动时,相对运动方向应是相对接触物体的合运动方向.例5长直木板的上外表的一端放置一个铁块,木板放置在水平面上,将放置铁块的一端由水平位置缓慢地向上抬起,木板另一端相对水平面的位置保持不变,如图1.2-3所示.铁块受到摩擦力f木板倾角a变化的图线可能正确的选项是设最大静摩擦力的大小等于滑动摩擦力大小分析过程中要求考生能够从物图1.2-4图1.2-4解【解析】此题应分三种情况进行分

7、析：O当0varctanRN为铁块与木板间的动摩擦因数时,铁块相对木板处于静止状态,铁块受静摩擦力作用其大小与重力沿木板面斜面方向分力大小相等,即f=mgsinct,a=0时,f=0;f随增大按正弦规律增大.C2当"=arctanR时处于临界状态,此时摩擦力到达最大静摩擦,由题设条件可知其等于滑动摩擦力大小.C3当arctanNvctw90时,铁块相对木板向下滑动,铁块受到滑动摩擦力的作用,根据摩擦定律可知f=NFn=Nmgcos口,f随口增大按余弦规律减小.综合上述分析可知C图可能正确地表示了f随口变化的图线.【点评】此题由铁块运动状态的不确定性来巧妙地设计了考查静摩擦力、最大静摩

8、擦力、滑动摩擦力三者区别的,这三者在产生条件和大小计算上都有一些区别,体运动状态来进行科学分析与推理.例6如图1.2-4所示,质量为m、横截面为直角三角形的物块ABC,/ABC=c,AB边靠在竖直墙面上,F是垂直于斜面BC的推力.现物块静止不动,那么摩擦力大小为【解析】对三角形物块进行受力分析,如图1.2-4解所示.由平衡条件可以有：f-mg-Fsin«=0>NFcosu=0解得摩擦力f=mg+Fsin«.【点评】此题要求考生掌握物体的受力分析与平衡条件及处理平衡问题的数学方法.【例7】如图1.2-5所示,质量分别为m和M的两物体P和Q叠放在倾角为.的斜面上,P、Q之

9、间的动摩擦因数为叩,Q与斜面间的动摩擦因数为牧.当它们从静止开始沿斜面滑下时,两物体始终保持相对静止,那么物体P受到的摩擦力大小为：A.0;B.mgcos0;C.2mgcos0;D.1+Mmgcos0；分析与解：当物体P和Q一起沿斜面加速下滑时,其加速度为：a=gsin9-陛gcos0.图1.2-5由于P和Q相对静止,所以P和Q之间的摩擦力为静摩擦力,不能用公式f=NN求解.对物体P运用牛顿第二定律得：mgsin9-f=ma所以求得：f=2mgcos0即C选项正确.例8如图1.2-6所示,质量为m的物体放在水平放置的钢板C上,与钢板的动摩擦因素为即由于受到相对于地面静止的光滑导槽A、B的限制,

10、物体只能沿水平导槽运动.现使钢板以速度Vi向右匀速运动,同时用力F拉动物体方向沿导槽方向使物体以速度V2沿导槽匀速运动,求拉力F大小.分析与解：物体相对钢板具有向左的速度分量Vi和侧向的速度分量V2,故相对钢板的合速度V的方向如图1.2-6解所示,滑动摩擦力的方向与V的方向相反.根据平衡条件可得：图1.2-6解V2F=fcos0=mg：ViV2从上式可以看出：钢板的速度Vi越大,拉力F越小.【例9】把一重为G的物体,用一个水平推力F=ktk为恒量,t为时间压在竖直的足够高的平整墙上如图1.2-7,从t=0开始物体所受的摩擦力Ff随t的变化关系是以下图1.2-8中的哪一个？【解析】开始时推力F为

11、零,物体和墙面间没有挤压,摩擦力为零,物体在重力作用下开始沿竖直墙面下滑,所以开始时为滑动摩擦力,由Ff=科限,又FN=kt,所以Ff=kKtcKA-i-2-et即Ff随时间t成正比增加,当Ff增大到等于G时,物体具有一定速度,由于惯性仍然滑行,随着滑行的继续,最后物体静止于墙面,变为静摩擦力,竖直方向根据二力平衡,那么有Ff=G,应选Bo点拨:当物体间存在滑动摩擦力时,其大小即可由公式F=NFn计算,由此可看出它只与接触面间的动摩擦因数N及正压力Fn有关,而与相对运动速度大小、接触面积的大小无关.滑动摩擦力的大小也可以根据物体的受力与运动状态求解.正压力是静摩擦力产生的条件之一,但静摩擦力的

12、大小与正压力无关最大静摩擦力除外.当物体处于平衡状态时,静摩擦力的大小由平衡条件FF=0来求；而物体处于非平衡态的某些静摩擦力的大小应由牛顿第二定律求.规律小结摩擦力有滑动摩擦力和静摩擦力两种,它们的产生条件和方向判断是相近的.1 .产生的条件：（1） 相互接触的物体间存在压力；（2） 接触面不光滑；（3） 接触的物体之间有相对运动滑动摩擦力或相对运动的趋势静摩擦力.注意：不能绝对地说静止物体受到的摩擦力必是静摩擦力,运动的物体受到的摩擦力必是滑动摩擦力.静摩擦力是保持相对静止的两物体之间的摩擦力,受静摩擦力作用的物体不一定静止.滑动摩擦力是具有相对滑动的两个物体之间的摩擦力,受滑动摩擦力作用

13、的两个物体不一定都滑动.2.摩擦力的方向：沿接触面的切线方向即与引起该摩擦力的弹力的方向垂直,与物体相对运动或相对：运动趋势的方向相反.例如：静止在斜面上的物体所受静摩擦力的方向沿接触面斜面向上.注意：相对运动是以相互作用的另一物体为参考系的运动,与以地面为参考系的运动不同,故摩擦力是阻碍物体间的相对运动,其方向不一定与物体的运动方向相反.例如：站在公共汽车上的人,当人随车一起启动即做加速运动时,如下图,受重力g支才e力n、静摩擦力f的作用.当车启动时,人相对于车有向后的运动趋势,车给人向前的静摩擦力作用；此时人随车向前运动,受静摩擦力方向与运动方向相同.3.摩擦力的大小：1静摩擦大小跟物体所

14、受的外力及物体运动状态有关,只能根据物体所处的状态平衡或加速由平衡条件或牛顿定律求解.静摩擦力的变化存在一个最大值-最大静摩擦力,即物体将要开始相对滑动时摩擦力的大小最大静摩擦力与正压力成正比.2滑动摩擦力与正压力成正比,即F=NFn,科为动摩擦因数,与接触面材料和粗糙程度有关；Fn指接触面的压力,并不总等于重力.求摩擦力的关键是判定是静摩擦力还是滑动摩擦力,有些题目需要利用题设条件如最大静摩擦力、加速度等来判定是否发生了相对滑动.X同步练习1 .在水平路面上,一辆卡车上放着一只集装箱,以下分析正确的选项是A.当卡车启动时,卡车对集装箱的静摩擦力使集装箱随卡车一起运动,方向向前B.卡车匀速运动

15、时,卡车对集装箱的静摩擦力使集装箱随卡车一起运动,方向向前C.当卡车匀速运动时,卡车对集装箱的摩擦力为零D.当卡车刹车时,卡车对集装箱的静摩擦力为零2 .手握直立的瓶子处于静止状态,以下说法中正确的选项是(A.握力增大时,瓶子受到的静摩擦力也增大B.握力增大时,瓶子受到的最大静摩擦力也增大C.握力增大时,瓶子受到的静摩擦力却保持不变D.向瓶中倒入水时,瓶子受到的静摩擦力将随之增大3.运发动用双手握住竖直的竹秆匀速攀上和匀速下滑时,他所受到的摩擦力分别为Fi和F2,那么它们的关系A.Fi向上,F2向下,Fi=F2C.Fi向上,F2向上,Fi=F24.如下图,放在水平地面上的物体压缩状态,整个装置

16、处于静止状态,()A.b受到向右的摩擦力C.地面对a的摩擦力向右B.Fi向下,D.Fi向上,F2向上,Fi>F2F2向下,Fi>F2a上叠放着物体b,a和b间用轻质弹簧相连,那么关于a、b的受力分析正确的选项是：B.a受到b对它的向左的摩擦力5.一物块m在水平力拉动下,沿静止的水平传送带由擦力为Fi；现开动机械让传送带向左匀速传动,再次将同样的物块m由传送带的左端匀速拉动右端,这时所受摩擦力大小为F2,如图乙所示.那么Fi、F2的大小关系满足()a无摩擦力作用A端运动到B端,8甲弹簧处于如图甲所示,这时所受摩AA. Fi=F2C.Fi>F2B. Fi<F2D.上述三种情

17、况都有可能0.25;夹6.06北京卷19.木块A、B分别重50N和60N,它们与水平地面之间的动磨擦因数均为在A、B静止不动.现用F=iN的水平拉力作用在木块B上如下图.力F作用后静止不动.现用F=iN的水平拉力作用在木块B上,如下图力F作用后AWWWBFAA.木块A所受摩擦力大小是I2.5NB.木块A所受摩擦力大小是ii.5NC.木块B所受摩擦力大小是9ND.木块B所受摩擦力大小是7N7.07江苏卷如下图,光滑水平面上放置质量分别为m和2m的四个木块,其中两个质量为m的木块间用一不可伸长的轻绳相连,木块间的最大静摩擦力是科mg.现用水平拉力F拉其中一个质量为2m的木块,使四个木块以同一加速度

18、运动,那么轻绳对m的最大拉力为八3mg-3mg-3mgA、B、C、D、3mg542F方向做匀速直线运动,那么8. 如以下图所示,拉力F使叠放在一起的A、B两物体以共同速度沿A.甲、乙图中A物体均受静摩擦力作用,方向与F方向相同.B.甲、乙图中A物体均受静摩擦力作用,方向与,方向相反C.甲、乙图中A物体均不受静摩擦力作用D.甲图中A物体不受静摩擦力作用,乙图中A物体受静摩擦力作用,方向与F方向相同9. 2005年武汉一模物体1在倾角为.的斜面上恰做匀速运动,假设在它的上外表为水平面上再放另一物体2,它们仍在一起沿斜面运动,以下说法正确的选项是A.它们一起向下加速运动B.它们一起向下减速运动C.物

19、体1对物体2的摩擦力为零D.物体1对物体2的摩擦力不为零10. 2005年苏州一模如下图,轻质光滑滑轮两侧用细绳连着两个物体A与B,物体B放在水平地面上,A、B均静止.A和B的质量分别为mA、mB,绳与水平方向的夹角&那么以下说法正确的选项是A.物体B受到的摩擦力可能为0B.物体B受到的摩擦力为mAgcos0C.物体B对地面的压力可能为0D.物体B对地面的压力为mBgmAgsin011. 2005年南京一模如下图,在一根粗糙的水平直杆上,套有两个质量均为m的铁环,两铁环上系着两根等长细线,共同拴住质量为M的小球,假设两铁环与小球原都处于静止状态,现想方法使得两铁环间距离增大稍许而同时仍

20、能保持系统平衡,那么水平直杆对铁环的支持力N和摩擦力f的可能变化是：A. N不变B. N增大C. f增大D. f不变12. 2005年长沙二模如下图,小物体m放在大物体M上,M系在固定在墙上的水平弹簧的一端且置于光滑的水平面上.假设弹簧的劲度系数为k,将M向右拉离平衡位置x,然后无初速释放,在以后的运动过程中,M和m始终保持相对静止,那么m在运动中受到的最小摩擦力和最大摩擦力各为多大？13. 如右图所示,质量为m的木块在倾角为.的斜面上沿不同方向以不同速度V、V2、M滑行时,小木块受到的滑动摩擦力多大？斜面受到的滑动摩擦力多大?木块与斜面间的动摩擦因数为科1.A2.BCD3.C4.ACD5.A

21、6.C7.B8 .【分析与解答】：假设甲图中A物体受静摩擦力作用,那么它在水平方向上受力不平衡,将不可能随B物体一起做匀速直线运动,所以A物体不受静摩擦力作用,这样就排除了A、B两项的正确性.c、D两项中哪个正确,由乙图中A物体是否受静摩擦力判定.假设乙图中A物体不受静摩擦力作用,那么它将在其重力沿斜面的分力作用下向下滑.不能随B物体保持沿斜面向上的匀速直线运动.因此乙图中A物体一定受静摩擦力作用,且方向与F方向相同,c项是不正确的.答案：D9 .答案：C解析：根据题意得物体1匀速下滑,那么由平衡的方程得：mgsin.-mgcos.,所以得物体1与斜面间的动摩擦因数为=tan仇所以当物体2放上物体1的外表时,相当于是物体的重力增大了,那么仍然有平衡的方程：Mgsin9/Mgcos为所以两个物体共同向下作匀速运动,选项A和选项B错误；再对物体2进行受力分析得：受到竖直方向的重力和支持力的作用,没有物体1的摩擦力作用,所以选项C正确；选项D错误,综上所述,此题的正确选项应该为Co10 .答案：BD解析：对物体A进行受力分析：受到竖直向下的重力mAg和细绳竖直向上的拉力T作用,根据平衡条件得：重力mAg和细绳竖直向上的拉力T的大小相等,所以对物体B进行受力分析时,物体B会受到细绳向上恒定的拉力作用,将该力进行正交分解即得：水平向右的分力为mAgcos8竖直向上的分力为mAgsin,.水